FR2676583A1 - METHOD FOR THE DESORTION OF FISSION IODINE. - Google Patents
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Abstract
a) Procédé pour la désorption d'iode de fission, b) caractérisé en ce que a) on utilise de l'ozone en tant que gaz oxydant, et b) l'addition du gaz oxydant est effectuée au moins en partie, directement dans l'espace gazeux au-dessus de la solution. c) L'invention se rapporte aux procédés pour la désorption d'iode de fission.a) Process for the desorption of fission iodine, b) characterized in that a) ozone is used as the oxidizing gas, and b) the addition of the oxidizing gas is carried out at least in part, directly in the gas space above the solution. c) The invention relates to methods for the desorption of iodine from fission.
Description
"Procédé pour la désorption d'iode de fission " L'invention concerne unThe invention relates to a process for the desorption of fission iodine.
procédé pour la désorption d'iode de fission à partir d'une solution contenant de l'acide nitrique, des combustibles nucléaires et/ou des produits de fission, dans lequel a) on distille la solution process for the desorption of fission iodine from a solution containing nitric acid, nuclear fuels and / or fission products, wherein a) the solution is distilled
b) en ajoutant un gaz oxydant.b) adding an oxidizing gas.
Un tel procédé est connu d'après le document US-A 3 803 295 Selon ce procédé, on extrait l'iode de fission à partir de solutions de combustibles nucléaires et/ou de produits de fission acidifiées par l'acide nitrique, en introduisant dans la solution, pendant la distillation de ces solutions, des gaz Such a process is known from US Pat. No. 3,803,295. According to this method, fission iodine is extracted from solutions of nuclear fuels and / or fission products acidified with nitric acid, introducing in the solution, during the distillation of these solutions, gases
oxydants tels que l'ozone ou des oxydes d'azote. oxidants such as ozone or oxides of nitrogen.
Ainsi, des composés iodés non volatils, tels que des iodures, mais également des composés iodés organiques, sont oxydés en iode élémentaire volatil De cette façon, on peut extraire l'iode de fission jusqu à ce que la molarité résiduelle soit inférieure à 2,5 x Thus, non-volatile iodine compounds, such as iodides, but also organic iodinated compounds, are oxidized to volatile elemental iodine. In this way, the fission iodine can be extracted until the residual molarity is less than 2, 5 x
10-5.10-5.
D'après le document DE-C 2 29 51 339, on connaît, en outre, l'extraction d'iode de fission à DE-C 2 29 51 339 discloses, furthermore, the extraction of fission iodine from
partir de solutions de combustibles nucléaires, par distillation dans des conditions particulières, avec25 addition simultanée d'oxydes d'azote. from nuclear fuel solutions, by distillation under particular conditions, with simultaneous addition of nitrogen oxides.
Dans la distillation des solutions, il apparait toujours une condensation de vapeur dans l'espace gazeux La vapeur se condense, soit dans une colonne d'échange de substances ou dans le condenseur, soit déjà au moins en partie, dans les conduits au- dessus de la solution Ce condensat peut réabsorber de l'iode extrait de la solution et le réintroduire dans la solution L'iode absorbé dans le condensat est alors réduit à nouveau en iodures Les iodures sont In the distillation of the solutions, there always appears a condensation of vapor in the gaseous space. The vapor condenses, either in a column of exchange of substances or in the condenser, or already at least partly, in the conduits above of the solution This condensate can reabsorb iodine extracted from the solution and reintroduce it into the solution The iodine absorbed in the condensate is then reduced again to iodide iodides are
solubles à fortes concentrations dans le condensat. soluble at high concentrations in the condensate.
Cela est une raison pour laquelle l'iode ne peut pas être éliminé quantitativement de ces solutions Les publications citées ne s'intéressent pas à ce problème. Le but de l'invention est, par conséquent, de proposer un procédé plus efficace du type mentionné au début, dans lequel on empêche en particulier que de l'iode déjà libéré hors de la solution dans des processus secondaires soit absorbé par le condensat, This is one reason why iodine can not be eliminated quantitatively from these solutions The publications cited are not interested in this problem. The object of the invention is, therefore, to provide a more efficient method of the type mentioned at the beginning, in which in particular it is prevented that iodine already released from the solution in secondary processes is absorbed by the condensate,
réduit et réintroduit dans la solution. reduced and reintroduced into the solution.
Ce but est atteint par le procédé selon l'invention caractérisé en ce que: a) on utilise de l'ozone en tant que gaz oxydant et b) on effectue l'addition du gaz oxydant au moins en partie directement dans l'espace gazeux au-dessus This object is achieved by the process according to the invention, characterized in that: a) ozone is used as an oxidizing gas and b) the addition of the oxidizing gas is carried out at least partly directly in the gas space above
de la solution.of the solution.
De façon inattendue, il s'est révélé que l'équilibre de l'iode entre l'atmosphère gazeuse et les pellicules de condensat sur les parois du récipient, se comporte différemment que lors de l'introduction des gaz dans la solution La différence fondamentale est que l'iode et les gaz introduits réagissent fondamentalement différemment dans la solution et dans le condensat Sa cause en est l'énorme différence du degré d'acidité La solution des combustibles nucléaires et/ou des produits de fission, est un acide nitrique fort ou concentré, tandis que le condensat consiste en une solution aqueuse très diluée (normalement 0,01 0,1 M) d'acide nitrique Une autre différence provient du fait que, dans le procédé connu, les gaz ont dans une large mesure déjà perdu leur pouvoir oxydant après passage de l'acide nitrique concentré Cela s'applique aux Unexpectedly, it turned out that the equilibrium of the iodine between the gaseous atmosphere and the condensate films on the walls of the container, behaves differently than when introducing gases into the solution. The fundamental difference is that the iodine and the introduced gases react fundamentally differently in the solution and in the condensate Its cause is the enormous difference of the degree of acidity The solution of the nuclear fuels and / or products of fission, is a strong nitric acid or concentrated, while the condensate consists of a very dilute aqueous solution (normally 0.01 0.1 M) of nitric acid Another difference comes from the fact that, in the known process, the gases have to a large extent already lost their oxidizing power after the passage of concentrated nitric acid This applies to
oxydes d'azote, mais encore plus à l'ozone. oxides of nitrogen, but even more so to ozone.
Dans le procédé selon l'invention, l'ozone utilisé ne manifeste ainsi son activité oxydante que dans le condensat, tandis que dans le procédé connu, les gaz qui traversent la solution ont, dans une large mesure, perdu leur pouvoir d'oxydation Le courant d'ozone, introduit directement dans l'espace gazeux au-dessus de la solution, a ainsi pour effet que l'iodure dissout dans le condensat est réoxydé en iode et, par conséquent, n'est plus réintroduit dans la solution, mais, de façon désirée, parvient sous forme élémentaire dans le courant de gaz rejeté, o il peut In the process according to the invention, the ozone used thus manifests its oxidizing activity only in the condensate, whereas in the known process, the gases which pass through the solution have, to a large extent, lost their oxidation power. ozone stream, introduced directly into the gaseous space above the solution, has the effect that the iodide dissolved in the condensate is reoxidized in iodine and, consequently, is no longer reintroduced into the solution, but , desirably, arrives in elemental form in the waste gas stream, where it can
être retenu presque quantitativement sur des filtres. be retained almost quantitatively on filters.
La quantité de l'ozone introduit directement dans l'espace gazeux est donnée, dans le procédé selon l'invention, par l'exigence de déplacer l'équilibre The amount of ozone introduced directly into the gas space is given, in the process according to the invention, by the requirement to shift the equilibrium
redox I 2/I-, dans le condensat, du côté de l'I 2. redox I 2 / I-, in the condensate, on the side of I 2.
Dans la publication "Untersuchen zur Jodanreicherung an Stahl und Ubergangsmetallen", (Etudes de la concentration d'iode sur acier et métaux de transition), Pt UB-Berichte, recueil des exposés à l'occasion du compte-rendu 1989 du responsable de projet de la recherche universitaire à propos du cycle de combustibles nucléaires, les 8 et 9 Mai 1990, Pt UB 27, Kernforschungszentrum Karlsruhe, septembre 1990, pages 8 1 à 8 28, est certes examiné le mécanisme de l'adsorption d'iode dans le condensat et sur les parois du récipient, lors de la dissolution et de la distillation de combustibles nucléaires ou de solutions de combustibles nucléaires Il n'est toutefois pas proposé d'introduire un gaz oxydant dans l'espace gazeux au-dessus de la solution. L'avantage du procédé selon l'invention réside d'une part, dans le fait que l'iode de fission est presque quantitativement éliminé hors de la solution et du condenseur D'autre part, on évite que les pièces de l'installation qui entrent en contact avec le condensat soient corrodées lors de la In the publication "Untersuchen zur Jodanreicherung an Stahl und Ubergangsmetallen", (Studies of the concentration of iodine on steel and transition metals), Pt UB-Berichte, compendium of presentations on the occasion of the 1989 report of the project manager of university research on the nuclear fuel cycle, 8 and 9 May 1990, Pt UB 27, Kernforschungszentrum Karlsruhe, September 1990, pages 8 1-8 28, is certainly examined the mechanism of the adsorption of iodine in the condensate and on the walls of the container, during the dissolution and distillation of nuclear fuels or nuclear fuel solutions However, it is not proposed to introduce an oxidizing gas in the gaseous space above the solution. The advantage of the process according to the invention resides firstly in the fact that the fission iodine is almost quantitatively removed from the solution and the condenser. On the other hand, it is avoided that the parts of the installation which come into contact with the condensate be corroded during the
réduction de l'iode en iodure dans le condensat. reduction of iodine to iodide in the condensate.
L'invention est illustrée plus en détail dans ce qui suit, à l'aide d'un exemple de The invention is illustrated in more detail in the following, with the aid of an example of
réalisation.production.
A titre d'exemple, on a effectué des essais afin de simuler les conditions dans une installation de dissolveur type pour combustibles nucléaires On a chauffé dans un bain-marie thermostaté un becher en verre (volume environ 500 ml, diamètre interne environ mm) pouvant être fermé à l'aide d'un couvercle en Téflon Dans le couvercle en Téflon se trouvaient des ouvertures en forme de fentes, dans lesquelles pouvaient être introduites de l'intérieur des éprouvettes métalliques en divers types d'acier Les éprouvettes métalliques avaient la forme de trapèzes épais de 1-3 mm, à surface exposée de 10 x 50 mm ou étaient posées sous forme de plaquettes de 20 x 50 mm sur les fentes pratiquées au préalable La solution mentionnée au début a été simulée par une solution contenant de l'iode, acidifiée par 25 à 50 ml d'acide nitrique Le début de l'essai a été préétabli (temps t = 0) par introduction de cette solution et placement rapide du couvercle Des vapeurs d'iode se sont dégagées de la solution chauffée En raison de manque d'étanchéité dans l'appareillage, la concentration d'iode dans la phase aqueuse a diminué relativement vite (temps de demi-échange: 15 20 minutes) Après le temps de réaction désiré, on a réuni dans de petits récipients en verre pour échantillons ou à l'aide d'une seringue, les gouttelettes de condensation des éprouvettes métalliques, afin de déterminer de cette façon la concentration d'iode et d'iodure dans le condensat On a effectué des essais comparatifs, dans lesquels l'ozone a été introduit dans l'espace gazeux By way of example, tests were carried out in order to simulate the conditions in a typical dissolver installation for nuclear fuels. A glass beaker (volume approximately 500 ml, internal diameter approximately mm) was heated in a thermostatic bath. to be closed with a Teflon lid In the Teflon lid there were slit-shaped openings into which metal test pieces of various types of steel could be inserted from inside. The metal test pieces were shaped 1-3 mm thick trapeziums with an exposed surface of 10 x 50 mm or were laid as 20 x 50 mm plates on pre-made slits. The solution mentioned at the beginning was simulated by a solution containing iodine, acidified with 25 to 50 ml of nitric acid The beginning of the test was pre-established (time t = 0) by introduction of this solution and rapid placement of the lid Iod vapors After the reaction time, the iodine concentration in the aqueous phase decreased relatively rapidly (half exchange time: 20 minutes). After the desired reaction time the condensation droplets of the metal specimens were collected in small sample glass containers or syringes to determine the concentration of iodine and iodide in the condensate. carried out comparative tests, in which ozone was introduced into the gaseous space
au-dessus de la solution à une vitesse d'environ 100 - above the solution at a speed of about 100 -
mg/h Dans les essais sans introduction d'ozone, on a trouvé une concentration en iodure d'environ x 10-6 m dans le condensat Dans les essais avec introduction d'ozone, la concentration correspondante, selon le type d'acier utilisé, allait de 2 à 15 x -6 m. mg / h In tests without introduction of ozone, an iodide concentration of approximately x 10-6 m in the condensate was found In the tests with introduction of ozone, the corresponding concentration, depending on the type of steel used ranged from 2 to 15 x -6 m.
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